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帝斯曼以更耐老化材料Xytron® (PPS) G4080HR變革電動汽車熱管理系統

發布時間: 2019-01-16 16:54:51   作者:本站編輯   來源: 本站原創  

專注于營養、健康和綠色生活的全球科學公司荷蘭皇家帝斯曼集團,向汽車行業正式推出商用化工程塑料産品Xytron®  (PPS) G4080HR,攜更出色的長期性能,滿足最極限工況的耐老化測試,為汽車企業帶來更合理的汽車熱管理系統(TMS)材料選擇,以實現優化運行工況、延長部件壽命、降低能源消耗、縮短設計換代周期、提高部件通用性以及降低成本等綜合目标。

 

伴随汽車電動化的日新月異,整車企業和汽車熱管理系統組件商都面臨着複雜的市場競争和越發苛刻的技術要求,汽車熱管理系統的材料選型也随之迎來變革。汽車電動化正在混動汽車和純電汽車兩條技術路線上飛速發展,它們分别從耐受溫度和耐受時間兩個維度給汽車熱管理系統工程塑料提出諸多挑戰。

 

Xytron® G4080HR産品的推出,對汽車熱管理系統部件的設計靈活性、薄壁化、輕量化等提供了便利,同時由于其更加出色的耐老化穩定性和熔接線強度保持率,使得最終部件的長期性能可預測性更容易,給汽車熱管理系統組件通過降低壁厚以節省成本帶來可能。

 

Xytron® G4080HR産品的超耐水解性能,為應對汽車熱管理系統變革的材料挑戰,提供了長期性能保障。135℃水乙二醇中長達3,000小時的老化實驗證明,相對競品同類産品,G4080HR的拉伸強度和斷裂伸長率均表現出極佳性能,其拉伸強度僅下降21%,競品下降達61%,老化後的強度性能比競品高114%;G4080HR的斷裂伸長率下降僅29%,競品下降達49%,老化後的實際斷裂伸長率超過競品63%。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

汽車熱管理系統變革部件在注塑加工成型中不可避免産生熔接痕,這是整體結構的薄弱環節。借助帝斯曼的結合面技術,G4080HR熔接痕部位的拉伸強度和斷裂延伸率也大幅度提高。研究表明,135℃環境中老化1000小時後,其熔接線處的拉伸強度實測值保持在75MPa,比競品高85%,斷裂延伸率仍為0.6%,比競品高50%,表明該材料結合線位置的力學性能也能經受苛刻的老化測試。

 

 

 

新一代電動車為提高冷卻系統長期可靠性,也在考慮冷卻液的升級換代,不同冷卻液對材料的耐冷卻液老化性能是影響材料選擇的第三個維度。選擇能耐受硫酸強腐蝕的PPS, 特别是Xytron® G4080HR,無疑将冷卻液變更這一因素帶來的設計影響降低到最小。

 

帝斯曼已經積累了G4080HR相對普通産品在不同溫度、時間和介質中的實驗數據,包括德國第三方認證機構的權威數據,用以幫助客戶有效預測部件的長期性能和使用壽命。Xytron® G4080HR為整車企業和汽車熱管理系統組件商帶來更穩妥的材料解決方案,為降低車型升級換代設計風險、加速産品開發帶來便利,也有助于整車廠将可靠的汽車熱管理系統部件廣泛應用于各類車型。

 

附錄:各類工程塑料應對挑戰能力實驗數據對比分析

針對市場上各類工程塑料對熱老化溫度和時間的耐受性能,下圖對比了聚苯硫醚PPS、高溫尼龍PPA、長鍊尼龍LCPA和尼龍雙六PA66等汽車熱管理系統主流工程塑料材質。紫線方向表示熱老化溫度越高,能耐受材料則越少,超過130℃的熱老化溫度範圍内,PPS和PPA的穩定性凸顯出來。黃線方向則表明熱老化時間越長,材料選擇越少。高溫和長時間耐老化後機械性能衰減最少的材料是PPS,其次是PPA,LCPA和PA66。

 

 

 

不同材料的耐老化性能差别,取決于材料樹脂的抗水解能力。汽車熱管理系統基于冷卻液水乙二醇運行,在高溫下,水對很多材料具有較強攻擊性,稱為水解反應。抗水解越強的材料,抵抗力越強。PPA、LCPA和PA66都屬于尼龍家族,尼龍酰胺鍵的抗水解能力不夠,PPA在尼龍家族中抗水解能力最好,通過耐水解改性,這一性能還會有一定提升。PPS與生俱來的分子結構和尼龍不同,硫醚鍵加苯環的分子結構簡單又穩定,甚至可以耐受大家熟知的濃硫酸,所以更容易抵禦水解反應。電動車要重視複雜工況下的長期性能,在汽車熱管理系統關鍵組件中推薦選擇PPS和PPA。

 

此外,汽車熱管理系統所用工程塑料都是由樹脂和玻纖共混而成的,材質耐老化性能的另一個弱點,就在于玻纖和樹脂的結合面受水的影響會分離開裂。更好的PPS玻纖結合面,決定不同PPS材質之間老化性能的差異,帝斯曼的技術已經可以使玻纖和PPS直接結合地非常緊密,PPS的老化速度會明顯降低。

 

實驗表明,同樣都是40%玻纖增強的PPS材料,原子力顯微鏡直觀呈現的結合面處老化後差别明顯。每張照片白色區域代表玻纖,黃色區域代表PPS樹脂,黑色區域代表結合面縫隙的寬度,老化前兩種材料的玻纖和樹脂結合面幾乎看不到黑色,代表光滑無縫,随時間的推移,競品(第二行)的結合面處黑色區域越來越寬,代表結合面出現深邃的裂縫,而帝斯曼Xytron®  (PPS) G4080HR産品的結合面在3,000小時135℃的熱老化後僅處出現了一條細痕,代表樹脂和玻纖的結合仍然非常緊密。微觀的裂隙分布在部件的表面和内部,随着老化時間或激烈駕駛狀況疊加延展,終将造成部件開裂甚至損壞,包括大家所熟知的漏液。

 

 

帝斯曼缤紛科技,美好生活

荷蘭皇家帝斯曼集團是一家以目标為導向,在全球範圍内活躍于營養、健康和綠色生活的全球科學公司。帝斯曼不斷推動經濟繁榮、環境改善和社會進步,為所有利益相關方創造可持續的價值。帝斯曼為包括人類營養、動物營養、個人護理與香原料、醫療設備、綠色産品與應用以及新型移動性與連接性領域提供創新業務解決方案。帝斯曼及其關聯公司約 23,000 名員工創造了約 100 億歐元的年度淨銷售額。公司已在泛歐阿姆斯特丹交易所上市 (Euronext Amsterdam)。如需更多信息,請訪問 www.dsm.com

 

帝斯曼在中國

帝斯曼早在1963年開始對華貿易,并于上世紀90年代初在中國建立了首個銷售代表處和首個生産場地。帝斯曼中國地區總部和研發中心位于上海。目前,公司在中國擁有包括25個生産場地在内的49個分支機構,員工約4900名。帝斯曼在華業務健康穩步增長,2017年銷售額逾90億元人民币。欲了解更多信息,請訪問 www.dsm.com.cn